激光原理与技术09级A卷含答案

题号一二三四总分阅卷人

得分

得分 2011 ─2012学年 第 2 学期

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《 激光原理与技术 》课程考试试卷( A卷)专业：应物 年级2009级 考试方式：闭卷 学分4.5 考试时间：110 分钟相关常数：光速：c=3×108m/s, 普朗克常数h =6.63×10-34Js, 101/5=1.585

一、选择题 (每小题 3 分，共 30 分)

1. 掺铒光纤激光器中的发光粒子的激光上能级寿命为10ms ，则其自

发辐射几率为 。

（A ）100s -1 (B) 10s -1 (C) 0.1s -1 (D) 10ms

2.

现有一平凹腔R 1→∞，R 2=5m ，L =1m 。它在稳区图中的位置是 。(A) (0, 0.8) (B) (1, 0.8) (C) (0.8, 0) (D) (0.8, 1)

3. 图1为某一激光器的输入/输出特性曲线，从图上可以看出，该激光器的斜效率约为 。

(A) 10%(B) 20%(C) 30% (D) 40%

图1 图2

4．图2为某一激光介质的吸收与辐射截面特征曲线，从图上可以看出，该激光介质可用来产生的激光。

得

分 (A) 只有1532 nm (B)只能在1532 nm 附近

(C) 只能在1530 nm-1560nm 之间 (D) 1470 nm-1570nm 之间均可

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5. 电光晶体具有“波片”的功能，可作为光波偏振态的变换器，当晶体加上V λ/2电场时，晶体相当于 。

（A ）全波片 (B) 1/4波片 (C) 3/4波片 (D) 1/2波片

6. 腔长3m 的调Q 激光器所能获得的最小脉宽为 。（设腔内介质折射率为1）

（A ）6.67ns (B) 10ns (C) 20ns (D) 30ns

7. 掺钕钇铝石榴石（Y 3Al 5O 12）激光器又称掺Nd 3+:YAG 激光器，属四能级系统。其发光波长为 。

（A ） 1.064μm （B ）1.30μm （C ） 1.55μm （D ）1.65μm

8. 在采用双包层泵浦方式的高功率光纤放大器中，信号光在 中传输。

（A ） 纤芯 （B ）包层 （C ）纤芯与包层 （D ）包层中（以多模）

9. 脉冲透射式调Q 开关器件的特点是谐振腔储能调Q ，该方法俗称 。

（A ）漂白 （B ）腔倒空 (C ）锁模 （D ）锁相

10. 惰性气体原子激光器，也就是工作物质为惰性气体如氩、氪、氙、氖等。这些气体除氙以外增益都较低，通常都使用氦气作为辅助气体，借以 。

(A ）降低输出功率 (B ）提高输出功率 C ）增加谱线宽度 （D ）减小谱线宽度

二、填空题 (每小题 3 分，共 30 分)

1. 在2cm 3空腔内有一带宽为1×10-4μm ，波长为0.5μm 的跃迁，此跃迁的频率范围是 120 GHz 。

2. 稳定球面腔与共焦腔具有等价性，即任何一个共焦腔与无穷多个稳定

球面腔等价，而任何一个球面腔 唯一的 等价于一个共焦腔。

3. 在980nm光波的泵浦下，掺Er3+磷酸盐光纤对波长为1532nm光波的增

益系数可达2dB/cm，相应介质极化率虚部为 4×10-5。

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4. 被动锁模是一种连续波锁模技术，图3是某被动锁模激光器的连续波与

锁模功率谱，其中曲线 2 为连续波功率谱曲线。

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图3

图4

5. 图4为某超短脉冲激光器脉宽测量原理图，待测锁模激光器输出激光

得

分 经6m 长的标准单模光纤跳线连接到自相关仪。测得结果为1.76ps ，已知锁模激光器输出激光中心波长为1535nm ，FWHM 宽度为1.6nm ，标准单模光纤的色散系数为16ps/nm/km ，则待测超短脉冲激光脉宽为 1.6 ps 。

6. 超声波在声光介质中传波时会引起介质密度呈疏密交替的变化，其折射率也发生相应地变化，故超声波作用的这部分介质即可视为一等效的“相位光栅”，光栅周期等于 超声波 波长。

7. 基于可饱和吸收体被动式调Q 器件的机理是在开始阶段，腔内光强很小，可饱和吸收体的光透过率很低，处于低Q 值，不能形成振荡。当腔内光强达到一定值时，可饱和吸收体的吸收达到饱和，突然被 漂白 而变得透明，这时腔内Q

值猛增，产生巨脉冲激光振荡。

8. 图5是光放大器等效电路图，图中Ps 为入射信号光功率，G 为放大器增益，P 为出射信号光功率，则（1）中的表达式为 GP s 。

图5

9．横模选择技术是指从振荡模式中选出 TEM 00 模。

10. 在光电子技术中，常用dBm 作为光功率的单位，0.1mW 的光功率对应 -10 dBm 。

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三、简答题 (每小题 5 分，共 10 分)1． 当脉冲激光入射单模光纤FP 腔时，其输出有何特性？有

何应用？

得分 答：当脉冲激光入射单模光纤FP腔时，其输出具有衰荡特性，其时间常数与腔内损耗有关，可用作压力传感器。

当考虑单模光纤应力双折射效应时，其衰荡过程包含有拍现象，可用来产生微波/毫米信号。

2． 简述均匀加宽激光器中的模式竞争现象。

答：在均匀加宽情况下，由于增益饱和作用，满足阈值条件的几个纵模，在振荡过程中相互竞争，结果使最靠近中心频率的那个模形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭，这一现象称为纵模竞争。

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四、计算题 (每小题 10 分，共 30 分)

1. 光波长为λ＝3.14μm 的高斯光束在某点处q 参数为q=2+i(m), 计算此处的等相位面曲率半径R 及光斑半径w 。